糖化血紅蛋白與血糖的相關(guān)性

吳孟娜 馮磊 羅旋 邵聰

(昆明醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科，云南 玉溪 653100)

英國糖尿病前瞻性研究(UKPDS)〔1〕、糖尿病控制和并發(fā)癥試驗(yàn)(DCCT)〔2〕等均證實(shí)，嚴(yán)格控制糖化血紅蛋白(HbA1c)水平可降低糖尿病長期并發(fā)癥的發(fā)生率。2010年美國糖尿病協(xié)會(huì)(ADA)提出將HbA1c≥6.5%作為糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)，HbA1c在5.7%～6.4%之間的患者應(yīng)被視為未來患糖尿病的高危人群〔3〕。我國雖未將HbA1c作為糖尿病診斷指標(biāo)，但其已被廣泛用作糖尿病患者血糖控制的監(jiān)測指標(biāo)。研究顯示〔3，4〕，相比傳統(tǒng)血糖指標(biāo)，HbA1c更能鑒別出患糖尿病的高危人群。由于HbA1c生成和清除過程相對緩慢的動(dòng)力學(xué)及臨床變異性等特點(diǎn)，使HbA1c與血糖相關(guān)性的研究結(jié)果間仍存在爭議，兩者線性關(guān)系或模型也存在問題。本文通過整理國內(nèi)外有關(guān)HbA1c與空腹血糖(FPG)、餐后血糖、平均血糖(AG)相關(guān)性文獻(xiàn)，對HbA1c與血糖間相關(guān)性進(jìn)行綜述。

1 HbA1c的臨床意義及存在問題

HbA1c是血紅蛋白β鏈末端的纈氨酸殘基與血液中的己糖(主要指葡萄糖)通過一個(gè)緩慢的不可逆的非酶促反應(yīng)形成的糖基化產(chǎn)物〔5〕。其臨床上常作為評(píng)估長期血糖控制狀況的金標(biāo)準(zhǔn)。1976年，HbA1c與血糖的密切關(guān)系被發(fā)現(xiàn)，其與血糖濃度成正比，且可以反映近8～12 w血糖水平，HbA1c的檢測有助于患者和醫(yī)生了解特定的糖尿病治療是否有效及是否需要對治療方案進(jìn)行調(diào)整〔6〕。UKPDS、DCCT等也已證實(shí)HbA1c與糖尿病并發(fā)癥之間存在相關(guān)性〔1，2〕。

在我國，《中國2型糖尿病防治指南(2017年版)》〔6〕仍未將HbA1c正式列入我國糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)中，指南中提出：我國的HbA1c檢測標(biāo)準(zhǔn)化程度逐步提高，但各地區(qū)差別仍較大，仍未正式采納該指標(biāo)診斷糖尿病。我國對HbA1c檢測標(biāo)準(zhǔn)化日益重視，HbA1c參考體系已基本建立，但HbA1c檢測的精密度和準(zhǔn)確性與發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大的差距〔7〕。因此仍有待不斷提高HbA1c的檢測質(zhì)量，以適應(yīng)HbA1c臨床應(yīng)用發(fā)展的需要。

2 影響HbA1c測定結(jié)果差異的一般因素

2.1貧血 HbA1c是血液中紅細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白與血糖結(jié)合的產(chǎn)物。從化學(xué)反應(yīng)角度分析，可導(dǎo)致血紅蛋白結(jié)構(gòu)、濃度或紅細(xì)胞壽命等發(fā)生改變的疾病均可影響HbA1c檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。貧血性疾病如缺鐵性貧血、溶血性貧血、再生障礙性貧血等，通過縮短紅細(xì)胞壽命、改變血紅蛋白結(jié)構(gòu)、增加血紅蛋白與葡萄糖結(jié)合率等方面影響HbA1c水平〔8〕。

2.2種族或民族 目前已有明確的研究證據(jù)表明種族人群間存在著HbA1c水平差異。一項(xiàng)研究經(jīng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)及Meta分析后指出〔9〕，在無糖尿病人群中黑種人、亞洲人、拉丁裔人的HbA1c水平均高于白種人。一項(xiàng)前瞻性觀察性研究也表明〔10〕，在特定的AG濃度下，黑人HbA1c水平比白人高0.4%。在我國也有研究表明不同民族間也存在HbA1c水平差異〔11，12〕。一般認(rèn)為這種差異可能是由于不同種族人群間衛(wèi)生保健意識(shí)及能力或營養(yǎng)和炎癥相關(guān)的差異所導(dǎo)致的〔9，13〕。此外，遺傳因素中基因的變異也影響HbA1c水平，如果糖胺-3-激酶(FN3K)、葡萄糖激酶(GCK)、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)〔14〕等。由于HbA1c水平確實(shí)存在種族間差異，在臨床應(yīng)用中應(yīng)針對不同種族或民族的人群進(jìn)行特異性分析。

2.3海拔 不同海拔地區(qū)人群HbA1c水平存在差異〔15〕，且有研究表明在高海拔地區(qū)人群中，HbA1c的診斷敏感性明顯低于低海拔地區(qū)，HbA1c和FPG之間的關(guān)系在海平面和高海拔環(huán)境之間存在顯著差異，海平面地區(qū)人群中兩指標(biāo)間呈二次關(guān)系，高海拔地區(qū)則呈線性關(guān)系〔16〕。由海拔導(dǎo)致的FPG與HbA1c之間關(guān)系的原因可能歸結(jié)為血紅蛋白水平、糖基化程度、葡萄糖代謝等方面的差異。

2.4其他 影響HbA1c檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的因素還有很多，如年齡、懷孕、血紅蛋白病、高膽紅素血癥、高脂血癥、慢性酒精中毒〔17〕等均可通過改變紅細(xì)胞壽命、血紅蛋白結(jié)構(gòu)、糖基化速率等方面使HbA1c檢測結(jié)果降低或升高。因此在HbA1c的應(yīng)用中如存在明顯影響因素時(shí)，不宜僅憑借HbA1c水平監(jiān)測血糖控制情況，應(yīng)結(jié)合其他指標(biāo)如糖化血清蛋白或糖化白蛋白進(jìn)行綜合考慮。

3 HbA1c檢測前血糖水平對當(dāng)前HbA1c結(jié)果的影響

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為紅細(xì)胞壽命為120 d，HbA1c可反映近8～12 w AG水平。近20年來，理論模型和臨床研究表明，HbA1c檢測前3個(gè)月的血糖水平對當(dāng)前HbA1c結(jié)果的貢獻(xiàn)是不同的，并表現(xiàn)為時(shí)間越近，其貢獻(xiàn)越大，但每個(gè)月對HbA1c水平貢獻(xiàn)程度大小的問題仍有所爭議。Goldstein等〔18〕與Rohlfing等〔19〕研究均表明，HbA1c檢測前30 d的AG水平可影響檢測值的50%，而檢測前90～120 d AG水平僅影響10%。而Tahara等〔20〕的研究發(fā)現(xiàn)，在檢測前1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月對當(dāng)前HbA1c水平影響分別為50%、25%、25%。Boutayeb等〔21〕通過加權(quán)的方法分析HbA1c與AG的關(guān)系中提出，檢測前3個(gè)月對HbA1c水平的影響程度分別為50%、30%、20%。

雖然檢測前3個(gè)月的具體影響程度有所爭議，但多項(xiàng)研究均支持前3個(gè)月的血糖水平對HbA1c水平的影響不同，時(shí)間間隔越長其影響程度越小，而最近1個(gè)月血糖水平影響力達(dá)到50%的結(jié)果較為一致。

4 HbA1c與血糖相關(guān)性

4.1.1HbA1c與FPG、餐后血糖相關(guān)性 口服糖耐量試驗(yàn)是目前臨床常用的糖尿病診斷方法，臨床醫(yī)生通常會(huì)對患者進(jìn)行FPG、餐后30 min血糖、餐后60 min血糖及餐后120 min血糖檢測。不管是測定FPG還是餐后血糖，都存在局限性。測定FPG前患者必須禁食超過8 h，而且有許多因素(如壓力、急性疾病)對血糖濃度的測定都存在影響〔22〕。HbA1c檢測的優(yōu)勢在于患者不用禁食且影響因素較少，結(jié)果較為穩(wěn)定〔23〕，因此常被用作反映血糖水平的檢測指標(biāo)，通過分析不同時(shí)段血糖值與HbA1c相關(guān)性，能為HbA1c在臨床上的準(zhǔn)確應(yīng)用提供參考依據(jù)。

近年研究表明，血糖濃度與特定的HbA1c水平間存在相關(guān)性，HbA1c在不同濃度取值范圍內(nèi)可對應(yīng)一定的血糖濃度，且兩者間關(guān)系可用回歸方程表示。Wei等〔24〕使用HbA1c衍生平均血糖(ADAG)研究的數(shù)據(jù)，確定了與特定HbA1c水平相關(guān)的空腹、餐后、睡前血糖的平均濃度，使患者能通過自我監(jiān)測血糖(SMBG)對FPG、餐后、睡前血糖值進(jìn)行檢測與控制，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)和維持期望HbA1c水平。一項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)研究〔22〕利用回歸方程檢驗(yàn)了FPG和HbA1c水平之間的相關(guān)性，并獲得了與特定的HbA1c水平相關(guān)的FPG濃度。

盡管如此，但哪一時(shí)段血糖濃度與HbA1c水平的關(guān)系更為密切的問題始終存在爭議。Borg等〔25〕對ADAG研究的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后提出，餐前血糖值對HbA1c的影響比餐后血糖值更大，作者認(rèn)為可能是由于餐前血糖濃度與24 h AG濃度較相近。該觀點(diǎn)與王翔等〔26〕結(jié)果一致。Rohlfing等〔19〕通過每季度測量HbA1c水平和對應(yīng)的7點(diǎn)毛細(xì)血管血糖譜，定義了HbA1c與血糖的關(guān)系，結(jié)果表明在個(gè)體時(shí)間點(diǎn)中，下午和晚上的血糖(午飯后、晚飯前、晚飯后和就寢時(shí))與HbA1c的相關(guān)性高于早晨(早飯前、早飯后和午飯前)。此外，多項(xiàng)研究認(rèn)為血糖濃度與HbA1c水平之間的相關(guān)性在病理濃度范圍內(nèi)更強(qiáng)。Van′t Riet等〔27〕研究提出糖尿病患者血糖與HbA1c間相關(guān)性明顯高于一般人群。Feng等〔28〕研究發(fā)現(xiàn)FPG與HbA1c相關(guān)性在FPG<7.0 mmol/L 或HbA1c<6.5%時(shí)較小，但隨著各自水平的上升，相關(guān)性逐漸增強(qiáng)。Ehehalt等〔29〕認(rèn)為在血糖控制較好的患者中，餐后血糖對HbA1c的相對貢獻(xiàn)率較高，F(xiàn)PG的貢獻(xiàn)率隨著糖尿病控制的惡化而逐漸增加。該結(jié)果可能解釋為糖尿病可導(dǎo)致紅細(xì)胞內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化使得血紅蛋白發(fā)生糖基化的數(shù)量或速率發(fā)生變化，從而進(jìn)一步影響糖尿病患者血糖與HbA1c之間相關(guān)性〔27〕。

目前仍沒有一個(gè)單一的血糖測量值可準(zhǔn)確預(yù)測HbA1c，表明每天測量一次或有限次數(shù)的血糖不能準(zhǔn)確反映HbA1c水平，其原因可能是FPG、餐后2 h血糖、HbA1c是反映葡萄糖代謝的不同生理指標(biāo)〔29〕，F(xiàn)PG依賴于基礎(chǔ)胰島素分泌和胰島素抵抗，餐后血糖則依賴于膳食胰島素分泌和胰島素抵抗。通過對特定的定時(shí)血糖測量或?qū)bA1c影響最大的測量組合的深入了解，可幫助患者和臨床醫(yī)生規(guī)劃最佳的血糖監(jiān)測方案。

4.1.2HbA1c與FPG、餐后血糖相關(guān)性存在差異的原因 國內(nèi)外有關(guān)HbA1c與FPG、餐后血糖相關(guān)性的研究結(jié)果之間存在差異，影響結(jié)果間差異的原因可能有以下幾個(gè)方面：(1)可能是研究間納入人群的選擇存在差異，如納入人群的種族、糖尿病類型、年齡等。目前關(guān)于HbA1c與血糖間關(guān)系的研究中被臨床醫(yī)生廣泛接受的主要為ADAG研究及 DCCT試驗(yàn)。ADAG與DCCT均為國際多中心研究，但兩者在納入人群的選擇上仍有所差異。ADAG研究選取了美國、歐洲、非洲10個(gè)中心的共507例成年1型糖尿病患者、2型糖尿病患者、非糖尿病志愿者，DCCT納入人群為美國、加拿大29個(gè)中心的共1 439例成年1型糖尿病患者。Ehehalt等〔29〕研究研究表明超重、肥胖的兒童及青少年的HbA1c與血糖間相關(guān)性與成人有所不同。因此，各項(xiàng)研究間受試對象選擇不同可能導(dǎo)致研究結(jié)果存在差異；(2)血糖檢測樣本類型、采集時(shí)間點(diǎn)及HbA1c檢測方法等存在差異。ADAG研究采用連續(xù)血糖監(jiān)測和每日8個(gè)時(shí)間點(diǎn)(早餐前、早餐后90 min、午餐前、午餐后90 min、晚餐前、晚餐后90 min、睡前、凌晨3點(diǎn))自我血糖監(jiān)測來確定血糖與HbA1c的關(guān)系，DCCT研究則收集每日7個(gè)時(shí)間點(diǎn)(早餐前、早餐后90 min、午餐前、午餐后90 min、晚餐前、晚餐后90 min、睡前)毛細(xì)血管測試的血糖值。已有研究提出靜脈血管和毛細(xì)血管所測血糖值存在差異〔30〕。HbA1c的檢測方法較多，目前較常用的主要為離子交換高效液相色譜法及免疫比濁法，檢測方法不同會(huì)導(dǎo)致結(jié)果間不可比。因此在檢測及比較結(jié)果時(shí)應(yīng)注意血糖檢測樣本類型、采集時(shí)間點(diǎn)及HbA1c檢測方法等因素對結(jié)果產(chǎn)生的影響。

4.2HbA1c與AG相關(guān)性

4.2.1HbA1c與AG的線性關(guān)系 盡管HbA1c水平已被廣泛用作糖尿病監(jiān)測指標(biāo)，但大多數(shù)患者并不了解其臨床意義，如能將HbA1c值轉(zhuǎn)化為大多數(shù)患者所熟悉的血糖值，將有助于患者更好理解自我血糖水平從而提高血糖管理能力。許多研究均指出，HbA1c與 AG間存在線性關(guān)系，但不同研究結(jié)果間存在差異。2002年，Rohfling等〔19〕利用DCCT試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，計(jì)算了1 439例1型糖尿病患者的AG水平，線性回歸分析后得到：AG(mg/dl)=35.6× HbA1c(%)-77.3。2007年，Nathan等〔31〕在包括來自10個(gè)國際中心的268例1型糖尿病患者、159例2型糖尿病患者和80例非糖尿病患者的數(shù)據(jù)中得到線性公式：AG(mg/dl)=28.7×HbA1c(%)-46.7，且該公式在美國醫(yī)生中得到廣泛應(yīng)用。然而大部分研究受試者主要來源于白種人群。也需面向亞洲或中國進(jìn)行HbA1c與AG間相關(guān)性分析及線性回歸公式計(jì)算。2016年Kim等〔32〕在1 000例韓國成年社區(qū)人群中對OGTT計(jì)算AG后進(jìn)行線性回歸分析，并得到公式：AG(mg/dl)=49.4×HbA1c (%)-149.6，可見與白種人間還是存在較大差異。

4.2.2線性公式間存在差異的原因 導(dǎo)致不同研究間公式差異的原因與上述影響因素相似。首先是受試對象的人種或國別存在差異。其次可能是計(jì)算AG的方式不同，Rohfling等〔19〕和Nathan等〔31〕均采用7點(diǎn)毛細(xì)血管血糖(餐前、餐后、睡前)來計(jì)算AG，Kim等〔32〕通過進(jìn)行口服糖耐量試驗(yàn)測量FPG、餐后30 min、60 min、120 min血糖濃度來計(jì)算AG，而結(jié)果最準(zhǔn)確的是使用連續(xù)血糖監(jiān)測的方法測量血糖濃度后計(jì)算AG，但由于連續(xù)監(jiān)測煩瑣使其應(yīng)用受到限制。最后可能是選擇研究對象的糖尿病類型不同。糖尿病可分為1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠糖尿病等。

盡管如此，對特定的AG，HbA1c的值仍存在變異性，因此需從HbA1c形成的過程中尋找原因。Cohen等〔33〕提出HbA1c的測定結(jié)果依賴于3個(gè)因素，即網(wǎng)狀紅細(xì)胞從骨髓中釋放時(shí)的HbA1c水平，HbA1c的合成速率(或Hb糖化率)及紅細(xì)胞在循環(huán)中的平均年齡。網(wǎng)狀紅細(xì)胞的HbA1c只占總HbA1c的極小部分，并不足以引起臨床結(jié)果的不一致。糖基化過程發(fā)生在整個(gè)紅細(xì)胞生命周期中，HbA1c是血液循環(huán)中各年齡層紅細(xì)胞糖化分?jǐn)?shù)的平均值，其值從糖化分?jǐn)?shù)最低的網(wǎng)狀紅細(xì)胞糖化分?jǐn)?shù)到大約為平均值兩倍的最老紅細(xì)胞糖化分?jǐn)?shù)，且其糖化速率與AG濃度和非糖基化Hb濃度成正比。Malka等〔34〕將影響HbA1c濃度的決定因素分為血糖和非血糖因素兩部分。已經(jīng)證實(shí)非血糖因素主要為紅細(xì)胞壽命。有研究指出〔33〕，患者間平均紅細(xì)胞年齡(MRBC)變異足以解釋HbA1c中所有與葡萄糖無關(guān)的變異。因此對HbA1c水平影響最大的是AG和MRBC。

4.2.3HbA1c與AG的非線性關(guān)系 HbA1c與AG相關(guān)性的早期研究主要集中于探尋兩者間的線性關(guān)系，但近年來學(xué)者們基于以上有關(guān)HbA1c濃度影響因素的研究，通過結(jié)合AG、糖基化速率常數(shù)(KG)、平均紅細(xì)胞壽命(LS)、平均紅細(xì)胞前體壽命(LSP)等指標(biāo)進(jìn)一步分析HbA1c與AG之間的關(guān)系。有多項(xiàng)研究通過推導(dǎo)得到了雙曲線函數(shù)式〔35，36〕，這能夠更加精確地進(jìn)行AG估計(jì)。從數(shù)學(xué)角度分析，HbA1c與AG間的線性關(guān)系確實(shí)存在一定局限性〔35〕。首先，若葡萄糖濃度為0 mg/dl時(shí)，HbA1c濃度也應(yīng)當(dāng)為0，線性關(guān)系式應(yīng)為經(jīng)過原點(diǎn)的直線，然而目前所提出的線性關(guān)系式中，其截距均不為零。其次，公式中的HbA1c濃度可超過100%。因此即使有學(xué)者報(bào)告了HbA1c與AG之間的線性關(guān)系式，且ADAG與Nathan等〔31〕所提出的關(guān)系式受到了廣泛認(rèn)可，但目前認(rèn)為線性關(guān)系式實(shí)際上是曲線函數(shù)式的近似估計(jì)，在生理范圍內(nèi)也許以使用線性關(guān)系式進(jìn)行AG的估計(jì)。Boutayeb等〔21〕使用加權(quán)的方法對AG進(jìn)行計(jì)算，加權(quán)后使用線性公式建立了HbA1c與AG間的關(guān)系。由于檢測前3個(gè)月的血糖水平對當(dāng)前HbA1c結(jié)果的影響程度不同，使用加權(quán)的方法可針對不同時(shí)間段血糖水平計(jì)算相對應(yīng)的AG值，所建立的HbA1c與AG間關(guān)系能更特異地反映個(gè)體血糖水平，為患者提供更準(zhǔn)確的血糖控制水平信息。此外，也有研究對臨床檢測指標(biāo)進(jìn)行整合，建立預(yù)測模型，為從HbA1c中估計(jì)AG提供一種個(gè)性化的方法。Malka等〔34〕將血紅蛋白糖基化的機(jī)制、紅細(xì)胞動(dòng)力學(xué)與常規(guī)的臨床測量數(shù)據(jù)結(jié)合，建立了個(gè)性化的預(yù)測模型。該個(gè)性化預(yù)測模型與目前常用的AG線性公式估計(jì)方法相比，可將誤差減少50%以上，大幅度提升AG估計(jì)值的正確率。

目前，HbA1c與AG關(guān)系的研究主要從線性回歸公式、加權(quán)法、建立函數(shù)模型等方面進(jìn)行分析，建立函數(shù)模型或許更能順應(yīng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。函數(shù)模型通過結(jié)合個(gè)體的常規(guī)臨床檢測指標(biāo)，能明顯降低誤差的發(fā)生頻率，提升HbA1c或AG估計(jì)值的正確率。但各研究間對KG、LS、LSP等參數(shù)的賦值不統(tǒng)一，使得結(jié)果間仍存在差異，因此需進(jìn)一步對參數(shù)賦值及研究結(jié)果進(jìn)行分析，建立一種可廣泛應(yīng)用于臨床的個(gè)性化預(yù)測模型，為患者的臨床治療與監(jiān)測提供幫助。

綜上，目前我國HbA1c主要用于評(píng)價(jià)糖尿病患者的血糖控制情況及估計(jì)糖尿病并發(fā)癥的危險(xiǎn)度，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為HbA1c可反映近8～12 w AG水平，但近年研究提出HbA1c檢測前3個(gè)月的血糖水平對當(dāng)前HbA1c結(jié)果的貢獻(xiàn)是不同的。國內(nèi)外學(xué)者從線性回歸公式、加權(quán)法、建立函數(shù)模型等方面分析了HbA1c與血糖的關(guān)系，但結(jié)果間仍存在爭議。本文針對研究間結(jié)果差異進(jìn)行分析，提出了可能產(chǎn)生結(jié)果間差異的因素。在基于影響HbA1c檢測水平的一般因素上，研究間受試者的患病類型和年齡、血糖檢測標(biāo)本的類型和采集時(shí)間、HbA1c的檢測方法等都可能是導(dǎo)致結(jié)果間差異的影響因素。因此尚需統(tǒng)一標(biāo)本類型、檢測方法等因素后，針對不同種族、不同患病類型的患者進(jìn)行更大的流行病學(xué)研究來探究HbA1c用于糖尿病診斷的診斷閾值及各時(shí)段血糖值、AG值與HbA1c之間的相關(guān)性，為臨床更精準(zhǔn)運(yùn)用HbA1c提供參考依據(jù)。